本發(fā)明涉及通信技術(shù)和汽車電子技術(shù)，特別涉及車載以太網(wǎng)和在車輛中利用以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的方法。

背景技術(shù)：

以太網(wǎng)(ethernet)在家用以及工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，其具有帶寬大和設(shè)備成本低等優(yōu)勢(shì)。

圖1為用于車輛診斷的車載以太網(wǎng)的示意圖。如圖1所示，車載以太網(wǎng)10包含車輛的電子控制單元(ecu)111、112和113以及網(wǎng)關(guān)120，其中，每個(gè)ecu都通過(guò)傳輸介質(zhì)(例如線纜)與網(wǎng)關(guān)120相連。ecu與網(wǎng)關(guān)120之間的通信基于tcp/ip協(xié)議，該協(xié)議雖然能夠保障數(shù)據(jù)的可靠，但無(wú)法確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。

圖2為用于多媒體應(yīng)用的車載以太網(wǎng)的示意圖。圖2所示的車載以太網(wǎng)20包含多媒體設(shè)備(例如數(shù)字功放、cd播放器和dvd播放器等)211、212和213以及網(wǎng)關(guān)220，其中，每個(gè)多媒體設(shè)備都通過(guò)傳輸介質(zhì)(例如線纜)與網(wǎng)關(guān)220相連。多媒體設(shè)備與網(wǎng)關(guān)220之間的通信基于以太網(wǎng)avb(evab)協(xié)議，該協(xié)議提供視頻和音頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步傳輸能力。

隨著科技日新月異的發(fā)展，以太網(wǎng)在車載領(lǐng)域的應(yīng)用前景也越來(lái)越大，從高清全景攝像，到高清音視頻傳輸，甚至有望在未來(lái)成為車輛的主干網(wǎng)絡(luò)。但是車輛在行駛過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，而以太網(wǎng)的物理層具有易受電磁干擾的缺點(diǎn)，因此以太網(wǎng)在車載領(lǐng)域的應(yīng)用受到極大的限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種車載以太網(wǎng)，其具有數(shù)據(jù)傳輸方式靈活、可靠性高和實(shí)現(xiàn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種車載以太網(wǎng)，其包含顯示模塊、音 頻模塊、通信模塊、中心服務(wù)器和將上述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相連的傳輸介質(zhì)，其中，按照下列方式在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間發(fā)送數(shù)據(jù)：

作為數(shù)據(jù)發(fā)送端的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)確定被發(fā)送數(shù)據(jù)的類型，其中，所述類型包括控制數(shù)據(jù)、視頻/音頻流和普通數(shù)據(jù)；

作為數(shù)據(jù)發(fā)送端的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)基于與所確定的類型相關(guān)聯(lián)的協(xié)議，經(jīng)所述傳輸介質(zhì)向作為數(shù)據(jù)接收端的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述數(shù)據(jù)；以及

對(duì)于控制數(shù)據(jù)，作為數(shù)據(jù)接收端的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)經(jīng)所述傳輸介質(zhì)向作為數(shù)據(jù)發(fā)送端的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)返回接收狀態(tài)的消息。

優(yōu)選地，在上述車載以太網(wǎng)中，所述顯示模塊被配置為顯示由所述中心服務(wù)器發(fā)送的視頻流或作為普通數(shù)據(jù)的視頻文件，所述音頻模塊被配置為播放由所述中心服務(wù)器發(fā)送的音頻流或作為普通數(shù)據(jù)的音頻文件，所述通信模塊被配置為所述中心服務(wù)器與車輛外部的網(wǎng)絡(luò)之間的通信接口。

優(yōu)選地，在上述車載以太網(wǎng)中，所述顯示模塊為中央控制顯示器或后座顯示器，所述音頻模塊為數(shù)字功放，所述通信模塊為移動(dòng)通信模塊。

優(yōu)選地，在上述車載以太網(wǎng)中，發(fā)送所述控制數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包含：

第一evab協(xié)議棧，其配置為將所述控制數(shù)據(jù)封裝為evab協(xié)議幀；

與所述第一evab協(xié)議棧相連的傳輸模塊，其配置為確定控制數(shù)據(jù)的evab協(xié)議幀的校驗(yàn)碼，

其中，所述第一evab協(xié)議棧還配置為將所述校驗(yàn)碼附在控制數(shù)據(jù)的evab協(xié)議幀的幀頭或幀尾以形成擴(kuò)展的evab協(xié)議幀，并發(fā)送所述擴(kuò)展的evab協(xié)議幀。

優(yōu)選地，在上述車載以太網(wǎng)中，接收控制數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包含：

第二evab協(xié)議棧，其配置為接收擴(kuò)展的evab協(xié)議幀；

與所述第二evab協(xié)議棧相連的校驗(yàn)?zāi)K，其配置為對(duì)接收的evab協(xié)議棧進(jìn)行校驗(yàn)，

其中，所述第二evab協(xié)議棧還配置為如果通過(guò)校驗(yàn)，則返回接收正確的消息，否則，則返回接收出錯(cuò)的消息。

優(yōu)選地，在上述車載以太網(wǎng)中，所述視頻流/音頻流的發(fā)送基于 evab協(xié)議，并且所述普通數(shù)據(jù)的發(fā)送基于tcp/ip協(xié)議。

本發(fā)明的還有一個(gè)目的是提供一種在車輛中利用以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的方法，其具有數(shù)據(jù)傳輸方式靈活、可靠性高和實(shí)現(xiàn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在車輛中利用以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的方法包括下列步驟：

作為數(shù)據(jù)發(fā)送端的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)確定被發(fā)送數(shù)據(jù)的類型，其中，所述類型包括控制數(shù)據(jù)、視頻/音頻流和普通數(shù)據(jù)；

作為數(shù)據(jù)發(fā)送端的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)基于與所確定的類型相關(guān)聯(lián)的協(xié)議，經(jīng)所述傳輸介質(zhì)向作為數(shù)據(jù)接收端的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述數(shù)據(jù)；以及

對(duì)于控制數(shù)據(jù)，作為數(shù)據(jù)接收端的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)經(jīng)所述傳輸介質(zhì)向作為數(shù)據(jù)發(fā)送端的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)返回接收狀態(tài)的消息。

優(yōu)選地，在上述方法方法，所述控制數(shù)據(jù)的發(fā)送包含下列步驟：

將所述控制數(shù)據(jù)封裝為evab協(xié)議幀；

確定控制數(shù)據(jù)的evab協(xié)議幀的校驗(yàn)碼；

將所述校驗(yàn)碼附在控制數(shù)據(jù)的evab協(xié)議幀的幀頭或幀尾以形成擴(kuò)展的evab協(xié)議幀；以及

發(fā)送所述擴(kuò)展的evab協(xié)議幀。

優(yōu)選地，在上述方法方法，返回所述接收狀態(tài)的消息包含下列步驟：

從接收的擴(kuò)展的evab協(xié)議幀中提取校驗(yàn)碼；

確定接收的擴(kuò)展的evab協(xié)議幀的校驗(yàn)碼；以及

將提取的校驗(yàn)碼與確定的校驗(yàn)碼比較，如果匹配，則返回接收正確的消息，否則，則返回接收出錯(cuò)的消息。

附圖說(shuō)明

從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說(shuō)明中，將會(huì)使本發(fā)明的上述和其它目的及優(yōu)點(diǎn)更加完全清楚。

圖1為用于車輛診斷的車載以太網(wǎng)的示意圖。

圖2為用于多媒體應(yīng)用的車載以太網(wǎng)的示意圖。

圖3為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的車載以太網(wǎng)示意圖。

圖4為基于evab協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸示意圖。

圖5為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于改進(jìn)的evab協(xié)議的數(shù)據(jù)傳 輸示意圖。

圖6為按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的基于改進(jìn)的evab協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸示意圖。

圖7為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在車輛中利用以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面參照其中圖示了本發(fā)明示意性實(shí)施例的附圖更為全面地說(shuō)明本發(fā)明。但本發(fā)明可以按不同形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不應(yīng)解讀為僅限于本文給出的各實(shí)施例。給出的上述各實(shí)施例旨在使本文的披露全面完整，從而使對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的理解更為全面和準(zhǔn)確。

諸如“包含”和“包括”之類的用語(yǔ)表示除了具有在說(shuō)明書和權(quán)利要求書中有直接和明確表述的單元和步驟以外，本發(fā)明的技術(shù)方案也不排除具有未被直接或明確表述的其它單元和步驟的情形。

以下借助附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。

圖3為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的車載以太網(wǎng)示意圖。圖3所示的包含顯示模塊311-313、音頻模塊320、通信模塊330、中心服務(wù)器340和將上述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相連的傳輸介質(zhì)(圖中以連接線段示出)。此外，如圖3所示，中心服務(wù)器340還具有與can總線的接口。

在本實(shí)施例中，在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)根據(jù)其類型而采用不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。具體而言，數(shù)據(jù)類型可包含控制數(shù)據(jù)、視頻/音頻流和普通數(shù)據(jù)，其中普通數(shù)據(jù)可以是除控制數(shù)據(jù)和視頻/音頻流以外類型的數(shù)據(jù)，一般是非實(shí)時(shí)性的和與控制無(wú)關(guān)的。對(duì)于控制數(shù)據(jù)，為了確保其傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性，在本實(shí)施例中采用以下將要作進(jìn)一步描述的改進(jìn)的evab協(xié)議；對(duì)于視頻/音頻流，由于實(shí)時(shí)性要求較高，因此可考慮采用現(xiàn)有的evab協(xié)議，而對(duì)于視頻/音頻文件和普通數(shù)據(jù)，則可采用tcp/ip等非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。此外，不同類型的數(shù)據(jù)還被賦予不同的優(yōu)先處理的級(jí)別，以確保優(yōu)先級(jí)高的數(shù)據(jù)類型被優(yōu)先傳輸。表1示例性地給出了數(shù)據(jù)類型及其它們相應(yīng)的傳輸協(xié)議和優(yōu)先級(jí)別。

表1

在表1中，數(shù)據(jù)類型包含3個(gè)大類和5個(gè)小類，每種數(shù)據(jù)類型分配單獨(dú)的vlanid和優(yōu)先級(jí)，數(shù)值越大則表示優(yōu)先級(jí)越高。通過(guò)上述方式可以確保低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的傳輸不會(huì)影響到高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的傳輸。

在圖3所示的車載以太網(wǎng)中，顯示模塊311為中央控制顯示器，顯示模塊312和313是可擴(kuò)展設(shè)備，例如可以是車輛后座顯示器等。這些顯示模塊311-313被配置為顯示由中心服務(wù)器340發(fā)送的視頻流或視頻文件。在本實(shí)施例中，中心服務(wù)器與顯示模塊之間的視頻流的傳輸基于evab協(xié)議，包括視頻文件在內(nèi)的普通數(shù)據(jù)的傳輸基于tcp/ip協(xié)議，而控制數(shù)據(jù)的傳輸則基于改進(jìn)的evab協(xié)議。

音頻模塊320通過(guò)以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)與中心服務(wù)器340連接并被配置為播放由中心服務(wù)器340發(fā)送的音頻流或音頻文件。例如音頻模塊320可包含數(shù)字功放和揚(yáng)聲器，中心服務(wù)器340利用eavb協(xié)議將音頻信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)字功放，由數(shù)字功放將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并輸出至揚(yáng)聲器。在本實(shí)施例中，中心服務(wù)器與音頻模塊之間的音頻流的傳輸基于evab協(xié)議，包括音頻文件在內(nèi)的普通數(shù)據(jù)的傳輸基于tcp/ip協(xié)議，而控制數(shù)據(jù)的傳輸則基于改進(jìn)的evab協(xié)議。

通信模塊330被配置為中心服務(wù)器340與車輛外部的網(wǎng)絡(luò)之間的通信接口，其例如可包含移動(dòng)通信模塊(gsm/3g/lte)。由此，顯示模塊311-313可以通過(guò)中心服務(wù)器340和通信模塊330建立與外部網(wǎng)絡(luò)(例如因特網(wǎng))的連接。通信模塊330與中心服務(wù)器340之間可利用tcp/ip協(xié)議傳輸普通數(shù)據(jù)以及控制數(shù)據(jù)。但是可選地，控制數(shù)據(jù)在通信模塊330與中心服務(wù)器340之間的傳輸也可基于改進(jìn)的evab協(xié)議。

圖4為基于evab協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸示意圖。如圖4所示，在現(xiàn)有 的eavb傳輸過(guò)程中，傳輸端將數(shù)據(jù)放入eavb協(xié)議棧，由該協(xié)議棧負(fù)責(zé)將被傳輸數(shù)據(jù)封裝為evab協(xié)議幀并且在一定的時(shí)間內(nèi)(例如128微秒內(nèi))向接收端發(fā)送該封裝的協(xié)議幀。在接收端，eavb協(xié)議棧從接收的evab協(xié)議幀中提取數(shù)據(jù)并且發(fā)送給應(yīng)用層。上述傳輸過(guò)程由于沒(méi)有重傳和檢驗(yàn)機(jī)制，所以只能滿足實(shí)時(shí)性的要求，但是可靠性較差，對(duì)于存在較多電磁干擾的汽車應(yīng)用場(chǎng)合，這個(gè)問(wèn)題尤其突出。

在本實(shí)施例中，通過(guò)改進(jìn)現(xiàn)有的evab協(xié)議來(lái)提供可靠性保障機(jī)制。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于，由于僅對(duì)evab傳輸方式作少量的改動(dòng)并且兼容原有的evab傳輸方式，因此大大節(jié)省了開(kāi)放成本，而且也更容易為用戶接受。

圖5為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于改進(jìn)的evab協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸示意圖。

與圖4所示的傳輸方式相比，在圖5所示的實(shí)施例中，發(fā)送控制數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包含第一evab協(xié)議棧511和傳輸模塊512，其中傳輸模塊512與數(shù)據(jù)并行地與第一evab協(xié)議棧相連。第一evab協(xié)議棧511配置為將控制數(shù)據(jù)封裝為evab協(xié)議幀，傳輸模塊512配置為確定evab協(xié)議幀的校驗(yàn)碼。第一evab協(xié)議棧511還配置為當(dāng)確定是控制數(shù)據(jù)時(shí)，調(diào)用傳輸模塊以生成校驗(yàn)碼并且將生成的校驗(yàn)碼附在evab協(xié)議幀的幀頭或幀尾以形成擴(kuò)展的evab協(xié)議幀，隨后第一evab協(xié)議棧511發(fā)送擴(kuò)展的evab協(xié)議幀。另一方面，接收控制數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包含第二evab協(xié)議棧521和校驗(yàn)?zāi)K522，其中校驗(yàn)?zāi)K522與數(shù)據(jù)并行地與第二evab協(xié)議棧521相連。第二evab協(xié)議棧521配置為接收擴(kuò)展的evab協(xié)議幀并且當(dāng)確定接收的為擴(kuò)展的evab協(xié)議幀時(shí)，調(diào)用校驗(yàn)?zāi)K522以確定接收的擴(kuò)展evab協(xié)議幀是否準(zhǔn)確。校驗(yàn)?zāi)K522配置為對(duì)接收的evab協(xié)議棧進(jìn)行校驗(yàn)，如果校驗(yàn)通過(guò)，第二evab協(xié)議棧返回接收正確的消息，否則，則返回接收出錯(cuò)的消息。當(dāng)?shù)谝籩vab協(xié)議棧511接收到出錯(cuò)的消息時(shí)，將重新發(fā)送擴(kuò)展的evab協(xié)議幀。

參見(jiàn)圖5，第一與第二evab棧之間采用雙向通道，其中擴(kuò)展的evab協(xié)議幀通過(guò)從第一evab協(xié)議棧到第二evab協(xié)議棧的數(shù)據(jù)通道傳輸，而對(duì)擴(kuò)展的evab協(xié)議幀的反饋消息通過(guò)從第二evab協(xié)議棧到第一evab協(xié)議棧的數(shù)據(jù)通道傳輸。

通過(guò)上述方式，控制數(shù)據(jù)的傳輸既可以滿足實(shí)時(shí)性的要求，又提高了傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

圖6為按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的基于改進(jìn)的evab協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸示意圖。與圖5所示的實(shí)施例相比，在本實(shí)施例中，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂缴?，傳輸模塊512位于第一evab協(xié)議棧511的前端，即，第一協(xié)議棧511與傳輸模塊串行地接入數(shù)據(jù)傳輸路徑；與此同時(shí)，校驗(yàn)?zāi)K522位于第二協(xié)議棧521的后端，即，第二evab協(xié)議棧522與校驗(yàn)?zāi)K522串行地接入數(shù)據(jù)傳輸路徑。這種布置的優(yōu)點(diǎn)是可以減少第一和第二evab協(xié)議幀調(diào)用發(fā)送模塊和檢驗(yàn)?zāi)K的時(shí)間。

圖7為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在車輛中利用以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的方法的流程圖。示例性地，這里以圖3所示的車載以太網(wǎng)為例來(lái)描述本實(shí)施例，但是需要理解的是，本實(shí)施例的方法也適合于其它結(jié)構(gòu)的車載以太網(wǎng)。

如圖7所示，在步驟s710，作為數(shù)據(jù)發(fā)送端的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(例如顯示模塊311-313、音頻模塊320、通信模塊330和中心服務(wù)器340等)確定被發(fā)送的數(shù)據(jù)是否為控制數(shù)據(jù)，如果是控制數(shù)據(jù)，則進(jìn)入步驟s720，否則，則轉(zhuǎn)入步驟s730。

在步驟s720中，作為數(shù)據(jù)發(fā)送端的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)按照上述方式為控制數(shù)據(jù)生成擴(kuò)展的evab協(xié)議幀并發(fā)送給作為數(shù)據(jù)接收端的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(例如顯示模塊311-313、音頻模塊320、通信模塊330、中心服務(wù)器340)。隨后在步驟s740，作為數(shù)據(jù)接收端的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)解包接收的擴(kuò)展的evab協(xié)議幀，并且按照如上所述的方式向數(shù)據(jù)發(fā)送端返回接收狀態(tài)的消息。

隨后在步驟s750，數(shù)據(jù)發(fā)送端判斷是否接收的出錯(cuò)的消息，如果是，則返回步驟s720，否則結(jié)束本次數(shù)據(jù)的發(fā)送。

回到步驟s710的另一個(gè)分支，即步驟s730，如果數(shù)據(jù)類型是視頻流/音頻流，則數(shù)據(jù)發(fā)送端利用evab協(xié)議向數(shù)據(jù)接收端傳輸數(shù)據(jù)，如果是普通數(shù)據(jù)，則利用tcp/ip協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。

雖然已經(jīng)展現(xiàn)和討論了本發(fā)明的一些方面，但是本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到：可以在不背離本發(fā)明原理和精神的條件下對(duì)上述方面進(jìn)行改變，因此本發(fā)明的范圍將由權(quán)利要求以及等同的內(nèi)容所限定。